Računalniška strukturna analiza iztočne črpalke AcrB iz Escherichia coliRavbar, Maja (Avtor) Frlan, Rok (Mentor) AcrBiztočne črpalkezaviralci iztočnih črpalkevolucijska ohranjenostvezavna mestaNaraščajoča bakterijska odpornost vse bolj omejuje učinkovitost antibiotikov in predstavlja resen izziv sodobne medicine. Enega izmed pomembnih mehanizmov odpornosti predstavljajo iztočne črpalke. Te primarno vzdržujejo celično homeostazo z odstranjevanjem endogenih in okoljskih spojin, ob prekomernem izražanju pa lahko izrazito znižajo znotrajcelično koncentracijo antibiotikov. Klinično najbolj problematične so iztočne črpalke pri Gram negativnih bakterijah, zlasti črpalke iz družine RND, ki so zaradi svoje strukturne kompleksnosti in širokega substratnega spektra pomemben dejavnik pri razvoju večkratne odpornosti. V okviru magistrske naloge smo najprej izvedli pregled iztočnih črpalk, njihovih substratov in zaviralcev. Ugotovili smo, da je število znanih zaviralcev omejeno, raziskave pa so neenakomerno porazdeljene med posameznimi tarčami, pri čemer so klinično najpomembnejše večkratno odporne črpalke slabo zastopane. Med najbolj raziskanimi je AcrB iz Escherichia coli, za katero je v literaturi opisanih največ kristalnih struktur. V magistrski nalogi smo se osredotočili na njeno strukturno analizo z uporabo bioinformacijskih orodij. Z algoritmoma ProBiS in BLAST smo iskali podobne proteine in ugotovili, da je AcrB tako strukturno kot na podlagi aminokislinskega zaporedja najbolj podobna črpalki MexB iz Pseudomonas aeruginosa. Z uporabo strežnika ConSurf smo analizirali evolucijsko ohranjenost proteina, rezultate pa povezali z vezavnimi mesti, identificiranimi z vizualno analizo kristalnih struktur iz podatkovne zbirke PDB v programu PyMOL. Ugotovili smo, da se vezavna mesta za zaviralce in substrate v veliki meri prekrivajo, večina pa jih je slabše evolucijsko ohranjenih, kar je posledica prilagodljivosti črpalke na različne substrate. Kljub temu smo identificirali tudi posamezna evolucijsko zelo dobro ohranjena vezavna mesta, ki predstavljajo zanimive tarče. V sklepnem delu smo z orodjem SiteMap identificirali nova potencialna vezavna mesta in na podlagi njihove primernosti za vezavo majhnih molekul ter evolucijske ohranjenosti izbrali najobetavnejša za nadaljnje ciljanje. Na koncu lahko povzamemo, da smo v okviru magistrske naloge vzpostavili celovit in sistematičen okvir za identifikacijo ter vrednotenje potencialnih vezavnih mest na iztočni črpalki AcrB. Takšen pristop lahko uporabimo tudi pri preučevanju sorodnih RND transportnih sistemov pri drugih klinično pomembnih patogenih, kot je MexB pri Pseudomonas aeruginosa. S tem naloga pomembno prispeva k razvoju novih strategij za premagovanje naraščajoče odpornosti na antibiotike.20262026-03-06 08:45:19Magistrsko delo/naloga180328sl